Jiri Pyörälä

Assessing wood properties in standing timber with laser scanning

Pyörälä J. (2020). Assessing wood properties in standing timber with laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.295

Tiivistelmä

Hoidetuilla metsillä on useita tärkeitä rooleja muuttuvassa ilmastossa ja ympäristössä. Puu sitoo ja varastoi hiiltä niin kasvaessaan, kuin pitkäikäisiksi puutuotteiksi jalostettuna. Näiden vaikutusten huomioiminen metsänhoidossa vaatii tarkkaa suunnittelua, jolla varmistetaan metsänhoidon ja puunkäytön kestävyys. Tieto puuaineen ominaisuuksista on keskeisessä osassa, sillä ne vaikuttavat hiilivarastojen suuruuteen metsissä, sekä puun käytettävyyteen pitkäikäisenä rakennesahatavarana. Puunmuodostuksen teoreettisen taustan mukaisesti, runko, latvus ja oksarakenne ovat potentiaalisia selittäviä muuttujia (eli puun laatuindikaattoreita), kun mallinnetaan puuaineen ominaisuuksia, puubiomassaa ja puun laatua. Puunmuodostuksen monimutkaisuudesta ja moniulotteisesta vaihtelusta johtuen, tarvittavien laatuidikaattorien mittaaminen osana metsävarojen inventointia ja riittävällä yksityiskohtaisuudella on ollut aiemmin mahdotonta. Monialustaisen laserkeilauksen kehittyminen kuitenkin tukee aiempaa monipuolisempien kartoitus- ja mallinnusjärjestelmien rakentamista, jotka perustuvat tiheisiin kolmiulotteisiin pistepilviin.

Tämän työn tavoitteena oli määritellä, kuinka puuaineen ominaisuuksia voidaan arvioida kaukokartoitusta hyödyntävässä metsävarojen inventoinnissa. Tätä tarkoitusta varten kehitettiin menetelmiä puun laatuindikaattorien mittaamiseksi hoidetuissa männiköissä (Pinus sylvestris L.) lento- ja maastolaserkeilauksen avulla, ja arvioitiin niiden toimivuutta. Ensin arvioitiin laatuindikaattorien mittatarkkuus pistepilvissä. Toiseksi verrattiin pistepilvimittauksia röntgentomografiamittauksiin teollisilla sahoilla. Kolmanneksi arvioitiin lentolaserkeilauksella tuotettujen latvuspiirteiden tarkkuutta laatuindikaattorien ennustamisessa.

Tuloksien perusteella pistepilvien laatu ja pistetiheys vaikuttivat merkittävästi mitattujen laatuindikaattorien tarkkuuteen. Puuaineen ominaisuuksien arvioimisessa, maastolaserkeilausta tulisi käyttää työkaluna mahdollisimman yksityiskohtaisten runko- ja oksikkuustietojen keräämiseen tarkkaan valikoiduista näytepuista. Tarkasti mitatut laatuindikaattorit voivat selittää puuaineen ominaisuuksia mallinnuksessa. Käytettyjen mallien tulisi perustua laatuindikaattoreille, jotka voidaan ennustaa lentolaserkeilausaineistosta (esim. puun pituus ja latvuksen mittasuhteet), jotta ennusteet ovat yleistettävissä laajoille alueille.

Tulevaisuudessa, maasta ja ilmasta tehtävällä kaukokartoituksella voi olla tärkeä rooli puuaineen ominaisuuksien aikaan ja paikkaan sidotun vaihtelun tutkimuksessa. Lisää poikkitieteellistä työtä tarvitaan, jotta kaukokartoitusta ja puuaineen ominaisuuksia ennustavia spatiaalisia malleja voidaan täysimittaisesti hyödyntää kiihtyvän ilmastonmuutoksen, muuttuvan metsänhoidon ja lisääntyvän puunkäytön tuomien haasteiden kohtaamisessa.

Avainsanat
metsänhoito; kaukokartoitus; täsmämetsätalous; puun laatu

Julkaistu 4.5.2020

Katselukerrat 5014

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.295 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Pyörälä J., Kankare V., Vastaranta M., Rikala J., Holopainen M., Sipi M., Hyyppä J., Uusitalo J. (2018a). Comparison of terrestrial laser scanning and x-ray scanning in measuring Scots pine (Pinus sylvestris L.) branch structure. Scandinavian Journal of Forest Research 33(3): 291-298.

https://doi.org/10.1080/02827581.2017.1355409

Pyörälä J., Liang X., Vastaranta M., Saarinen N., Kankare V., Wang Y., Holopainen M., Hyyppä J. (2018b). Quantitative assessment of Scots pine (Pinus sylvestris L.) whorl structure in a forest environment using terrestrial laser scanning. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 11(10): 3598-3607.

https://doi.org/10.1109/JSTARS.2018.2819598

Pyörälä J., Liang X., Saarinen N., Kankare V., Wang Y., Hyyppä J., Holopainen M., Vastaranta M. (2018c). Assessing branching structure for biomass and wood quality estimation using terrestrial laser scanning point clouds. Canadian Journal of Remote Sensing 44(5): 462-475.

https://doi.org/10.1080/07038992.2018.1557040

Pyörälä J., Kankare V., Liang X., Saarinen N., Rikala J., Kivinen V.-P., Sipi M., Hyyppä J., Holopainen M., Vastaranta M. (2019a). Assessing log geometry and wood quality in standing timber using terrestrial laser-scanning point clouds. Forestry 92(2): 177-187.

https://doi.org/10.1093/forestry/cpy044

Pyörälä J., Saarinen N., Kankare V., Coops N., Liang X., Wang Y., Hyyppä J., Vastaranta M. (2019b). The variability of wood properties using terrestrial and airborne laser scanning. Remote Sensing of Environment 235: 111474.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111474

---